Автономне штучне серце - свідчення і імплантація
Сучасна медицина не стоїть на місці, проводяться складні оперативні втручання, навіть трансплантація, щоб врятувати людське життя. Але трансплантацію серця багато пацієнтів очікують роками, а у багатьох з них просто немає часу чекати ... Таким пацієнтам полегшити життя, або дочекатися черги на трансплантацію може допомогти штучне серце. Ми живемо у вік сучасних технологій, коли механічні прилади проникають в наш побут, в наше тіло, а також в наші серця. Людина зі штучним серцем - реальність чи герой книги жанру фентезі? Чи може механічний прилад стати заміною рідного «мотору» людського організму?
1 Штучні деталі
Протези клапанів, каркасні стенти і кардіостимулятор
У розвиненому суспільстві вже нікого не здивуєш новиною про протезування клапана, або установці штучного кардіостимулятора, стента в коронарний посудину. Але ж всі ці імплантуються пристрої, спрямовані на підтримку роботи рідного, людського «мотора» є запчастинами, деталями серця штучного.
Кардіостимулятор замінює клітини, відповідальні за вироблення імпульсації, механічний протез клапана бере на себе роль пошкодженого і успішно з нею справляються, каркасні стенти, що представляють собою металеву сітку врятували вже не одне життя від інфарктів, оскільки відновлюють порушений коронарний кровотік. Штучні серцеві запчастини успішно імплантуються в серцево-судинну систему, приживаються і рятують життя.
А як щодо того, щоб зібрати всі ці запчастини воєдино і створити повністю штучне серце? Трохи історії.
2 Перші кроки від природного до штучного
3 Серцеві механічні запчастини
На допомогу пошкодженим хворобою, нездатним справлятися з перекачуванням крові по організму шлуночків серця, вчені створили штучний шлуночок. Це механічний пристрій, насос, що полегшує перекачування крові. Ці механізми можуть бути розташовані як зовні, так і всередині органу. Перші моделі штучних шлуночків серця були виготовлені в Америці. На перших механічних моделях шлуночки замінювали два пластикових мішечка, а роботи серцевих клапанів виконували пластикові мембрани, виготовлялися деталі в основному з поліхлорвінілу.
Механізм працював від величезної пневматичної машини, вона була надзвичайно гучною, а також виглядала дуже громіздко, пацієнт з таким імплантованим пристроєм міг жити лише в умовах стаціонару. У даній моделі було багато недоліків. В кінці 90-х років з'явилися вдосконалені мініатюрні електричні турбіни. Дані турбіни мають велику схожість з двигунами від літаків, вони здатні перекачувати кров десятиліттями. Насос з турбіною важить приблизно 200-250 грам, його габарити 10-15 см.
Схема роботи штучного шлуночка
Виглядає він куди менше людського кулака. Даний прилад приєднаний до керуючого блоку, процесору з акумулятором виглядає вона як сумка, яка прикріплюється на пояс людині. Акумулятор необхідно перезаряджати через кілька годин. Людина за допомогою цього блоку здатний регулювати роботу штучного шлуночка, уповільнювати або прискорювати обертання турбін. Від процесора відходить кабель, йде через шкірні покриви безпосередньо до штучного шлуночка.
Показаннями для використання даних турбін частіше виникають при відмові в роботі рідного лівого шлуночка серця. Саме він швидше за всіх «зношується» при серцевій недостатності. Турбіна містить електродвигун або осьовий насос, який і здійснює перекачування крові. Осьові насоси для штучного апарату легкі, мають малі розміри, споживають мінімум енергії. Насос створює не пульсує, а постійний струм крові.
Тому у людей з вживлені механічним шлуночком немає пульсу. Але відсутність пульсової хвилі ніяк не позначається на якості життя. Електричний лівий шлуночок може працювати паралельно з рідним серцем, полегшуючи роботу останнього. На сьогоднішній день штучні шлуночки успішно впроваджені і працюють в тілах кількох тисяч пацієнтів по земній кулі, вони дозволяють людям ходити, водити автомобіль, вести повноцінний спосіб життя, нехай і з деякими обмеженнями.
4 Чи здатна машина до почуттів?
Пам'ятаєте історію про Залізний Дроворуб, який відправився до чарівного Гудвину за серцем? З дитинства нам відомо, що метал не здатний відповідати на почуття і емоції. Як же штучне серце буде реагувати на емоційні сплески, почуття, переживання? Адже рідна людський «мотор» чуйно вловлює емоції, зміну настрою, і дає відгук організму у вигляді гемодинамічних змін - уражень або посилення ЧСС, зниження або підвищення тиску. Ці зміни необхідні, щоб забезпечити киснем і нутрієнтами всі органи в умовах загального стресу.
Чи здатне штучне серце людини також підлаштовуватися під зміни настрою? Вчені розробили швидкодіючий цифровий процесор - «мозок», керуючий штучним органом. У частки мікросекунди система розпізнає зміни в роботі механічного приладу і перезапускає його роботу заново. Але повністю довірити роботу таким процесорам поки не дозволено. Людина сама може задавати ритм і частоту биття (обертання двигуна) штучного серця шляхом перемикання кнопок на зовнішньому носії, до якого він підключений.
Повністю програмований механічне серце, як обіцяють, вчені ще в перспективі, на сьогоднішній день є напрацювання, які ще вимагають вивчення. Всі моделі штучних сердець і нові технології повинні проходити великомасштабні випробування. Першими випробувачами штучних сердець зазвичай стають однорічні телята або свині. Їх серця найбільш близькі до людських за розміром, і перекачують приблизно однакові обсяги крові.
5 Мінуси штучного приладу
- Тромбози. Ризик інсультів у таких пацієнтів високий, оскільки обертові турбіни двигуна ушкоджують формені елементи крові, а пошкоджені тромбоцити мають велику здатність до склеювання і осідання. Також сам насос, будучи чужорідним тілом, провокує тромбоутворення. Останнім часом на внутрішню поверхню насоса і турбін наносять алмазну наноплёнку, вона потрібна для профілактики тромбоутворення, оскільки саме тромбози були головним ускладненням після імплантації штучних деталей механічного серця.
- Висхідна інфекція. Часто саме інфекція служить причиною летального результату пацієнтів зі штучним серцем. Ворота інфекції - кабель, одним кінцем приєднаний до зовнішнього процесору, а другим до штучного вживлені в серці механічному пристрою.
Вчені намагаються зробити штучне серце людини повністю автономним, без зовнішніх акумуляторів, тоді б багато ризиків і ускладнення знизилася б у багато разів.
6 Повна заміна
7 Чи не «замість», а «в допомогу»
ВУкаіни фахівці клініки Мешалкина та Інституту прикладної фізики розробили механічне серце - прилад, здатний підтримувати хворий «мотор» людини, а саме ослаблений лівий шлуночок. Його значною перевагою є дисковий насос, який істотно знижує ризик утворення тромбів. Показаннями до його імплантації можуть стати пацієнти, які очікують пересадки серця, пацієнти з важкою серцевою недостатністю, з несправним в роботі лівим шлуночком.